流動粒子とランダムに固定された粒子の混合系であるランダムピニング系に対する分子動力学シミュレーションをおこなった．ランダムピニング系は流動粒子密度とピニング粒子密度の様々な組み合わせによって，ガラス転移とローレンツ気体モデルの局在化転移のクロスオーバーを示すことを明らかにした．このクロスオーバーについて密度相関関数と平均2 乗変位の系統的な解析結果を示す．さらに特定のランダム媒体作成プロトコルにおいてリエントラント転移が存在することを見出しており，そのメカニズムを明らかにした．

細胞膜では，細胞の機能維持に関わる様々な生体反応が起きており，分子拡散や分子間相互作用が生体分子の働きを左右する．本稿では，細胞膜表面での分子の異常拡散（遅い拡散）について紹介するとともに，そのメカニズムについて異常拡散の確率モデルと比較する．

高分子統計とランダムウォークとの間には深い関係がある．このことを踏まえ，高分子系に見られる異常拡散現象を相関を持つランダムウォークという視点から考察する．特にラベルモノマーのダイナミクスでは，鎖に沿った張力伝播による協働運動ドメインの増大により遅い拡散が引き起こされることを見る．

一分子計測実験等で得られた分子軌道の時系列データ解析手法として, 時間平均二乗変位(time-averaged mean square displacement: TMSD) テンソルを用いた方法を提案する. 具体例として, 簡単な高分子モデル(レプテーションモデルと剛体棒状ポリマー) に対し, この解析手法を適応した結果を紹介する. 特に,TMSDテンソルの相関関数に生じるクロスオーバー現象から最も遅い緩和モードの緩和時間が得られることを示す.

タンパク質の機能発現に関係する構造遷移は, 長時間の確率過程において観測される「レアイベント」であり, それらを分子動力学シミュレーションにより再現することは, 生体機能を解析する上で重要である. しかしながら, 機能発現の時間スケールと分子動力学シミュレーションが到達可能な時間スケールとの間にはギャップが存在するため, レアイベントを再現することは困難である. 本稿では, レアイベントを再現するため, 著者らが開発した遷移経路探索法である「カスケード型超並列シミュレーション」について解説する. 本手法は, 初期構造の異なる短時間分子動力学シミュレーションを超並列に実行することで, 効率的な遷移経路探索を実現する. 本手法の解説に加えて, タンパク質フォールディングやタンパク質大規模構造変化に本手法を適用したアプリケーションの計算結果についても概説する.

ガラス転移とは，「原子・分子やコロイドなどの構成粒子がアモルファス状（ランダム）に凍結する現象」である．窓ガラスや光ファイバー等で知られるシリカガラスに限らず，ペットボトルなどに使用されている高分子ガラスや，インクなどの塗料を乾燥させた際に生じるコロイドガラスなど，ガラスは身の回りに溢れている．また，金属ガラスは次世代の材料として大変注目されている．しかしながら一方で，ガラス転移の基礎的な理解はあまり進んでいない．とりわけ，「ガラスは液体か固体か？」という単純でかつ根源的な質問に明確に答えることができていない．なぜならば，ガラスと液体を隔てる熱力学的な相転移，いわゆる理想ガラス転移の存在の有無が明らかになっていないからである．本研究では，ランダムピンニング法と大規模な数値シミュレーションを駆使して，アモルファスな状態のまま配置エントロピーがゼロとなる理想ガラス転移を世界で初めて観測した．

半導体製造での誘導自己組織化(directed self-assembly; DSA)リソグラフィ法における相の形成に関して, 新素材となる高分子のモデルを提案する為に, 散逸粒子動力学(dissipative particle dynamics; DPD)法による閉じ込め系において, ジブロック共重合体の相分離に関する研究を行った. 実在するジブロック共重合体を用いた, DSA リソグラフィの実験をモデルとしたDPD シミュレーションを行い, 定量的に相分離を再現するための研究を行った. 本研究ではU 字溝型の系においてシミュレーションの粗さと結合強度係数による相の数の依存性を調べ, 見積もったパラメータが円筒型の系においても実験と同様の結果を得られることを示した.

我が国の公的なスーパーコンピュータの産業界利用の動向について過去から現在まで制度を紹介する．また筆者の属する公益財団法人計算科学振興財団で産業利用専用に公的資金で整備されたスーパーコンピュータシステムの平成23 年度の設置から平成27 年度までの大規模ノード間並列が可能なA システムの利用状況についてノード数に応じた課金インセンティブを年度毎に変更することでどのように変化したかを紹介する．